CN104140842B - 一种催化裂化装置汽提器 - Google Patents

Abstract

本发明属于石油炼制技术领域，一种催化裂化装置汽提器，包括汽提器筒体，在所述汽提器筒体内轴向由上向下设置有汽提挡板和汽提蒸汽分布器，其特征在于：所述汽提挡板为螺旋式汽提挡板，固定于汽提器筒体内壁上，所述螺旋式汽提挡板上设有气体分布孔。本发明可使催化剂和汽提蒸汽在汽提器内分布更加均匀，延长气固接触时间，增加了气固的逆流和错流接触，避免汽提器内催化剂出现沟流，减小了汽提器内气固的返混程度，从而实现了气固的充分接触，提高了催化剂与汽提蒸汽的接触效率和传质效率。

Description

一种催化裂化装置汽提器

技术领域

本发明是属于石油炼制技术领域，具体涉及石油化工催化裂化及转化装置所用的一种汽提设备。

背景技术

在流化催化裂化(FCC)沉降器内，由于所用催化剂是多孔性物质，催化剂颗粒之间和颗粒的微孔内部充满着油气，这部分油气约占产品总量的2％～4％，若不除去相当于增加了2％～4％的焦炭，减少了轻质油收率；研究结果表明，如果从催化剂上汽提出全部可汽提的油气，焦炭量将减少20～40％；由于汽提不完全而使焦炭产率升高，增加了再生器的烧焦负荷，特别是对于重油催化裂化，再生器的烧焦能力可能成为限制装置处理能力的控制因素。汽提蒸汽和催化剂之间的接触状况直接影响汽提的效率，而汽提蒸汽与催化剂之间的接触主要取决于流化床汽提器的结构形式。自二十世纪九十年代以来，在新设计的催化裂化装置中，汽提段的高度有加长的趋势，其目的是为了延长汽固接触时间，改善汽提效果。

目前国内外使用的流化床汽提器主要有两种结构形式，盘环形挡板和格栅填料式两种。国外汽提器的专利主要集中于UOP、Exxonmobil两家公司，UOP汽提器的特点是在内外环挡板的裙板上开有许多小孔或短管，用以加强汽固交换。例如专利USP4364905公开了一种由一系列位于不同高度的挡板为催化剂给出的曲折路径，USP6224833、USP733213提供了一种带网眼的板状格栅和一种波纹板填料，这几种内构件同样都可以减小汽提段内的气泡平均直径，在一定程度上提高流化床内气固传质效率。Exxonmobil的汽提器挡板形式与UOP基本雷同，但内外环挡板上的微观结构有所不同。

美国专利USP5910240在内外环挡板上附加了许多三角形旋转板叶片，对向下流动的催化剂有旋转导流作用，用以改善汽固接触。而且它们共同的缺点是：汽提器的有效空间利用率较低，在55％～85％之间，各层挡板下方催化剂的填充率小于30％，催化剂在流动时易出现沟流，因此汽提器的汽提效率尚不够理想，格栅式汽提器存在结构复杂，安装、检修、维护较困难等问题。

中国专利CN1763150、CN1923964等。以上所述汽提器在有效空间利用率和挡板下方催化剂的填充率方面有一定改进，但也存在一些问题，CN1763150这种填料结构易于造成汽提介质径向分布不均，形成气体局部节涌或固体颗粒局部架桥等问题。CN1923964由于是孔板是平行于水平面的，催化剂在孔板与管束的夹角处容易形成死区。这些汽提器安装，检修，维护起来都比较困难，仍需进一步改进。

在现有的挡板式汽提器中，催化剂在流动时易出现沟流，在内环挡板和外环挡板之间的间隙易形成大气泡，造成汽提气体分布不均，影响汽固接触效率。格栅填料式汽提器存在结构复杂，安装、检修、维护较困难等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于催化裂化装置的汽提器，以解决现有技术中汽提设备存在的有效空间利用率较低，催化剂在流动时易出现沟流，结构复杂，安装、检修、维护较困难等问题。

为解决上述问题，本发明的技术方案是：

一种催化裂化装置汽提器，包括汽提器筒体，在所述汽提器筒体内轴向由上向下设置有汽提挡板和汽提蒸汽分布器，其特征在于：所述汽提挡板为螺旋式汽提挡板，固定于汽提器筒体内壁上，所述螺旋式汽提挡板上设有气体分布孔。

本发明一种催化裂化装置汽提器，其进一步特征在于：所述螺旋式汽提挡板上设有气体分布孔，孔的当量直径为30～200毫米。

本发明一种催化裂化装置汽提器，其进一步特征在于：所述气体分布孔的开孔率为5％～40％，孔的形状可以是圆形或者非圆形。

本发明一种催化裂化装置汽提器，其进一步特征在于：所述气体分布孔上可设置短管，短管的内径为30～200毫米，短管的高度为100～300毫米，短管的材质可以是金属的或者金属陶瓷复合式的。

本发明一种催化裂化装置汽提器，其进一步特征在于：在所述汽提器筒体内壁设有一段螺旋式汽提挡板和一个汽提蒸汽分布器，所述汽提蒸汽分布器设置于螺旋式汽提挡板的下方。

本发明一种催化裂化装置汽提器，其进一步特征在于：在所述汽提器筒体内壁设有两个汽提蒸汽分布器时，螺旋式汽提挡板需设置两段，其中一个汽提蒸汽分布器设置于螺旋式汽提挡板的下方，另一个设置于两段螺旋式汽提挡板的中间。

本发明一种催化裂化装置汽提器，其进一步特征在于：所述螺旋式汽提挡板为无内径螺旋式汽提挡板或有内径螺旋式汽提挡板。

当采用外提升管式汽提器时，采用无内径螺旋式汽提挡板，无内径螺旋式汽提挡板的外壁焊接于汽提器筒体内壁上；当采用内提升管式汽提器时，采用有内径螺旋式汽提挡板，所述有内径螺旋式汽提挡板的外径同样焊接在汽提器筒体内壁上，有内径螺旋式汽提挡板的内径焊接于内提升管外壁上，并且内径与内提升管直径相同。

本发明一种催化裂化装置汽提器，其进一步特征在于：所述螺旋式汽提挡板可由钢板卷制而成，钢板的厚度一般选择6～20毫米，为了防止磨损，可以在挡板的上表面添加耐磨衬里。

本发明一种催化裂化装置汽提器，其进一步特征在于：所述螺旋式汽提挡板的外观形状为圆柱形，挡板形成了一个均匀的螺旋通道，挡板间距h为汽提器高度的0.05～0.3倍。

本发明一种催化裂化装置汽提器，其进一步特征在于：所述螺旋式汽提挡板与水平面的夹角在30～45度。

本发明一种催化裂化装置汽提器，其进一步特征在于：所述螺旋式汽提挡板可以是顺时针或逆时针设置。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

与现有的汽提器相比，本发明通过在汽提器筒体内设置螺旋式汽提挡板和汽提蒸汽分布器，螺旋汽提挡板上设有气体分布孔。沿汽提器筒体轴向由上向下设置的螺旋汽提挡板与汽提器筒体形成了催化剂通道，与现有汽提器相比，在同样的汽提器高度下，催化剂流经路径增加了40％以上，使得催化剂在汽提器内的停留时间增加了40％以上；该结构让催化剂可以填充汽提器的所有空间，使得汽提器的空间利用率达到95％以上；螺旋式汽提挡板上的气体分布孔形成了汽提蒸汽通道，使汽提蒸汽与催化剂充分接触的情况下，降低了汽提蒸汽的停留时间，也使得被汽提出的油气能迅速离开汽提器。固体颗粒沿螺旋形的通道下落时，向下倾斜的通道利于催化剂流动，不会产生催化剂堵塞和沉积，通道内没有催化剂流动的死角，因此，本发明可使催化剂和汽提蒸汽在汽提器内分布更加均匀，延长气固接触时间，加剧气固两相的流动程度，增加了气固的逆流和错流接触，避免汽提器内催化剂出现沟流，减小了汽提器内气固的返混程度，从而实现了气固的充分接触，提高了催化剂与汽提蒸汽的接触效率和传质效率。

与现有汽提装置相比，本发明在满足装置汽提效率条件下，能降低装置能耗10％以上(即降低汽提蒸汽用量)。本发明既可用于FCC、DCC、ARGG、FDFCC、MIP、MGD等工艺的沉降器汽提段夹带油气的待生催化剂的汽提，又可用于HCC、DCC等工艺的夹带气体杂质的再生催化剂的汽提，可达到多回收目的产品、降低干气产率、减少产品中杂质含量的目的。

生产以上挡板可由钢板卷制而成，挡板形成了一个螺旋形的通道，检修时操作人员可方便地进入螺旋通道，沿螺旋通道行进行维护。本发明具有实用性强、结构简单、易于实现、适用范围广、设备投资少等优点，安装、检修和维护方便。可以广泛应用于石油炼制及石油化工中催化裂化装置的改造和新装置设计。

附图说明

图1是本发明的一种外提升管式FCC装置汽提器的示意图；

图2是本发明的一种内提升管式FCC装置汽提器的示意图；

图3是无内径螺旋挡板的立体结构示意图；

图4是有内径螺旋挡板的立体结构示意图；

图5是气体分布孔上安装有短管时的局部放大图。

图中：1-螺旋式汽提挡板，2-汽提蒸汽分布器，3-汽提器筒体，4-内提升管，5-沉降器，6-待生立管，6′-待生斜管，701-一级汽提蒸汽管，702-二级汽提蒸汽管，8-气体分布孔，9-短管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明，具体实施方式并不限制本发明要求保护的范围。

本发明的催化裂化汽提器，包括汽提器筒体3；汽提器筒体3内设有螺旋式汽提挡板1、汽提蒸汽分布器2；螺旋式汽提挡板1沿汽提器筒体3轴向向下，螺旋式汽提挡板1上设置气体分布孔8，气体分布孔8上可设短管9。螺旋式汽提挡板1可以是顺时针或逆时针设置，汽提器筒体3内可设一段或两段汽提蒸汽分布器2和螺旋式汽提挡板1。其中，汽提蒸汽分布器2可以采用现有各种催化转化工艺装置中所常用的环状气体分布器或树枝状气体分布器；图2所示的催化裂化汽提器，中间有内提升管4，螺旋汽提挡板形成了圆环状的催化剂通道。

当装置采用外提升管，螺旋式汽提挡板的外壁焊接于筒壁上，参见图1。当装置采用内提升管，螺旋式汽提挡板的外径同样焊接在筒壁上，内径与内提升管直径相同，并且螺旋式汽提挡板的内径焊接于内提升管外壁上，参见图2。汽提器筒体3内一般设置1～2个汽提蒸汽分布器2。设置1个汽提蒸汽分布器2时，设置于螺旋式汽提挡板的下方；设置两个汽提蒸汽分布器2时，螺旋式汽提挡板需分段，其中1个汽提蒸汽分布器设置于螺旋式汽提挡板的下方，另一个设置于两段螺旋式汽提挡板的中间，参见图1、图2。汽提蒸汽分布器2至螺旋汽提挡板1的距离以及其它未说明的设置位置与现有汽提器设置相同，本发明无严格限制。

如图1所示，本发明用作外提升管式FCC装置汽提器，用于来自沉降器的夹带油气的待生催化剂的汽提。本发明的催化裂化汽提器安装在FCC沉降器5的底部，提升管反应器设于催化裂化汽提器的外部(图中未示出)；催化裂化汽提器的底部设有待生立管或待生斜管6，与再生器(图中未示出)相连通。筒体3内设置两段螺旋式汽提挡板1和两个汽提蒸汽分布器2。其中，设置于螺旋式汽提挡板下方的汽提蒸汽分布器2作为一级汽提蒸汽分布器，设置于螺旋挡板中间的汽提蒸汽分布器2作为二级汽提蒸汽分布器，分别与一级汽提蒸汽管701和二级气体蒸汽管702相连。

螺旋式汽提挡板可由钢板卷制而成，钢板的厚度一般选择6～20毫米，为了防止磨损，可以在挡板的上表面添加耐磨衬里。整个螺旋式汽提挡板的外观形状为圆柱形，挡板形成了一个均匀的螺旋通道，挡板间距h为汽提器高度的0.05～0.3倍，螺旋挡板与水平面的夹角在30～45度。在螺旋式汽提挡板上设有气体分布孔，孔的当量直径为30～200毫米，开孔率为5％～40％。孔的形状可以是圆形或者非圆形，气体分布孔上可设短管或不设短管，短管的内径为30～200毫米，短管的高度为100～300毫米，短管的材质可以是金属的或者金属陶瓷复合式的。

图1所示催化裂化汽提器的操作过程是这样的：夹带油气的待生催化剂从沉降器5进入催化裂化汽提器的顶部，待生催化剂首先从设备的顶部开始，自上而下经过螺旋式汽提挡板1向下流动，同时经一级汽提蒸汽管701、一级汽提蒸汽分布器和二级汽提蒸汽管702、二级汽提蒸汽分布器分别向催化裂化汽提器内通入一级和二级汽提蒸汽，依次与上升的一、二级汽提蒸汽逆流或错流接触。催化剂均匀地与汽提蒸汽接触进行传质、传热，同时汽提蒸汽将待生催化剂中夹带的油气置换出来。置换出的油气和汽提蒸汽通过螺旋式汽提挡板1上的气体分布孔向上流动进入沉降器5，再经沉降器5去分馏塔进行分离。汽提后的待生催化剂进入催化裂化汽提器的待生立管或待生斜管6，最后送入再生器进行再生。与现有汽提器相比，本发明在同样的汽提器高度下，催化剂流经路径增加了40％以上，使得催化剂在汽提器内的停留时间增加了40％以上；该结构使得催化剂可以填充汽提器的所有空间，使得汽提器的空间利用率达到95％以上；螺旋式汽提挡板上的气体分布孔形成了气体通道，使汽提蒸汽与催化剂充分接触的情况下，使得被汽提出的油气能迅速离开汽提器。固体颗粒沿螺旋形的通道下落时，向下倾斜的通道利于催化剂流动，不会产生催化剂堵塞和沉积，通道内没有催化剂流动的死角，催化剂和汽提蒸汽的流通通道不同，使得汽提蒸汽与被汽提的催化剂能充分进行错流和逆流接触。因此，本发明可使催化剂和汽提蒸汽在汽提器内分布更加均匀，延长气固接触时间，实现了气固的充分接触，提高了催化剂与汽提蒸汽的接触效率和传质效率。也因为结构简单，检修和维护起来比较方便，且保证了设备的长周期运转。

图2所示是本发明的一种内提升管式催化裂化汽提器。与图1所示的汽提器的主要不同之处在于，提升管4设置在汽提器筒体3内，一段蒸汽汽提管701和二段蒸汽汽提管702直接由汽提器的外部伸入汽提器内，与气体分配器相连。螺旋式汽提挡板行成一个圆环行的螺旋通道，内提升管的直径与圆环的内径的相同，外径为筒体的内径。

上述发明的催化裂化汽提器适用于各种催化转化工艺夹带油气或烃类的待生催化剂的汽提以及夹带气体杂质的再生催化剂的汽提，催化剂可以是各种类型的催化转化催化剂，其主要操作条件与一些相关的操作条件一般如下：汽提器的高度为3～15米，直径(内径)为1～6米。在操作过程中，操作线速为0.1～0.3米/秒，采用一段或两段汽提的方式，汽提介质采用水蒸汽。

实施例

某100万吨/年的FCC装置进行装置改造。改造前，使用6组盘环挡板和两级汽提蒸汽分布器，对来自沉降器的夹带油气的待生催化剂进行汽提。改造后，用本发明的螺旋式汽提挡板取代了改造前的6层盘环行挡板，其它结构(包括两级汽提蒸汽分布器)，未做任何改变。来自于沉降器的待生催化剂夹带着油气进入汽提器顶部，待生催化剂首先从设备的顶部开始，自上而下经过螺旋式汽提挡板向下流动，依次与上升的一、二级汽提蒸汽逆流接触，将待生催化剂中夹带的油气置换出来。置换出的油气和汽提蒸汽向上流动进入沉降器，再经沉降器去分馏塔进行分离。汽提过的待生催化剂进入设于汽提器底部的待生立管或待生斜管，最后送入再生器进行再生。

如图1所示，本发明的螺旋式汽提挡板取代了改造前的6层盘环行挡板，FCC装置原料油和催化剂及工艺操作条件等均与改造前一致。沉降器的顶部压力为0.16Mpa，温度为500℃；汽提蒸汽压力1.0Mpa、温度为240℃，汽提线速为0.16米/秒。改造后，焦炭中氢含量(根据装置的烟气组成计算)由改造前的8.8％降低到6.6％，汽提效率提高了25％。

Claims (6)

1.一种催化裂化装置汽提器，包括汽提器筒体，在所述汽提器筒体内轴向由上向下设置有汽提挡板和汽提蒸汽分布器，其特征在于：所述汽提挡板为螺旋式汽提挡板，固定于汽提器筒体内壁上，所述螺旋式汽提挡板上设有气体分布孔；所述气体分布孔的当量直径为30～200毫米；所述气体分布孔的开孔率为5％～40％；所述气体分布孔上设置有短管；所述短管的内径为30～200毫米，短管的高度为100～300毫米。

2.根据权利要求1所述的催化裂化装置汽提器，其特征在于：在所述汽提器筒体内壁设有一段螺旋式汽提挡板和一个汽提蒸汽分布器，所述汽提蒸汽分布器设置于螺旋式汽提挡板的下方。

3.根据权利要求1所述的催化裂化装置汽提器，其特征在于：所述汽提器筒体内壁设有两个汽提蒸汽分布器时，螺旋式汽提挡板需设置两段，其中一个汽提蒸汽分布器设置于螺旋式汽提挡板的下方，另一个设置于两段螺旋式汽提挡板的中间。

4.根据权利要求1所述的催化裂化装置汽提器，其特征在于：所述螺旋式汽提挡板由钢板卷制而成，钢板的厚度选择6～20毫米。

5.根据权利要求1所述的催化裂化装置汽提器，其特征在于：所述螺旋式汽提挡板的上表面添加耐磨衬里。

6.根据权利要求1所述的催化裂化装置汽提器，其特征在于：所述螺旋式汽提挡板的外观形状为圆柱形，挡板形成了一个均匀的螺旋通道，挡板间距h为汽提器高度的0.05～0.3倍。